一种具有优良短期频率稳定度的晶体振荡器设计

doi:10.12060/j.issn.1000-7202.2025.01.06

宇航计测技术 ›› 2025, Vol. 45 ›› Issue (1): 31-36.doi: 10.12060/j.issn.1000-7202.2025.01.06

一种具有优良短期频率稳定度的晶体振荡器设计

苏霞，王巨，陈金和，韩艳菊

北京无线电计量测试研究所，北京 100039

出版日期:2025-03-15 发布日期:2025-03-27
作者简介:苏霞（1990-），女，副研究员，硕士，主要研究方向：晶体振荡器设计。

Design of an OCXO with Excellent Short-term Frequency Stability

SU Xia,WANG Ju,CHEN Jinhe,HAN Yanju

Beijing Institute of Radio Metrology and Measurement,Beijing 100039

Online:2025-03-15 Published:2025-03-27

摘要/Abstract

摘要： 晶体振荡器是电子设备中的关键器件之一，广泛应用于移动通信、导航雷达和计量测试设备中。国内大量的频率源稳定度测试，均采用频率比对的测试方法，需要高稳参考源作为短期频率稳定度（阿伦方差）计量测试的参考，但通常计量用的高性能超稳晶振价格昂贵，且采购周期长，限制了很多工程项目的测试应用。介绍了一种具有优良短期频率稳定度的10 MHz恒温晶体振荡器（Oven Controlled Crystal Oscillator,OCXO），该产品采用TO封装的高精密真空冷压焊SC切晶体谐振器，振荡电路使用集电极输出的科尔皮斯电路，控温电路则为改进的双运放比例积分电路。测试结果表明，产品短期频率稳定度达1.46E-13/1 s、1.52E-13/10 s；相位噪声达到-120 dBc/Hz@1 Hz、-137 dBc/Hz@10 Hz、-147 dBc/Hz@100 Hz；在-40～70 ℃的工作温度范围内，频率温度稳定性达到±2.98E-10。在计量学、低轨卫星星座建设等领域具有广泛的应用前景和价值。

关键词: 恒温晶振, 频率稳定度, 相位噪声, 阿伦方差

Abstract: OCXO（Oven Controlled Crystal Oscillator）is one of the key devices in electronic equipment,which is widely used in mobile communication,navigation radar and metrology measuring equipment.A large number of domestic frequency source stability tests adopt the test method of frequency comparison,which requires a high stability reference source as a reference for short-term frequency stability,but the high performance ultra-stable OCXO usually used for measurement is expensive and the procurement cycle is long,which limits the test application of many engineering projects.This paper presents a 10 MHz OCXO with excellent short-term stability.The product uses a TO packaging SC cut crystal resonator.The oscillating part is a Colpitts circuit and the temperature regulator part uses a modified proportional integrated temperature-controlled circuit with dual Operational amplifiers.The experiment results show that the OCXO’s short-term stability is 1.46E-13/1 s,1.52E-13/10 s;the phase noise is -120 dBc/Hz@1 Hz,-137 dBc/Hz@10 Hz and -147 dBc/Hz@100 Hz;the frequency-temperature stability is ±2.98E-10 at -40~70 ℃.

Key words: Oven Controlled Crystal Oscillator(OCXO), Frequency stability, Phase noise, Allan variance

中图分类号:

苏霞, 王巨, 陈金和, 韩艳菊. 一种具有优良短期频率稳定度的晶体振荡器设计[J]. 宇航计测技术, 2025, 45(1): 31-36.

SU Xia, WANG Ju, CHEN Jinhe, HAN Yanju. Design of an OCXO with Excellent Short-term Frequency Stability[J]. Journal of Astronautic Metrology and Measurement, 2025, 45(1): 31-36.

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一种具有优良短期频率稳定度的晶体振荡器设计

Design of an OCXO with Excellent Short-term Frequency Stability

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